ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Волоконные лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния

Волоконные лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР-лазеры) по­зволяют эффективно преобразовывать лазерное излучение накачки в излучение на более низких частотах, используя явление вынужденного комбинационного рассеяния света в во­локонном световоде. Таким образом, создаются лазеры с различными новыми диапазонами волн в широком диапазоне частот.

Современные волоконные световоды представляют собой уникальную среду для реали­зации ВКР-лазеров: низкие оптические потери позволяют использовать большие длины све­товодов; применение различных стекол дает возможность выбора величины частотного сдвига стоксова излучения.

Первые ВКР-лазеры имели гибридные конструкции, содержавшие как волоконные, так и объемные элементы. Необходимость согласования элементов и юстировки лазеров за­трудняет работу с ними, снижая эффективность и ограничивая области их применения.

Использование брегговских решеток для создания обратной связи существенно упро­стило конструкцию ВКР-лазеров, подняло их эффективность и обеспечило создание много­каскадных лазеров-преобразователей. Схема ВКР-лазера полностью волоконной конструк­ции приведена на рис. 3.18.

Как видно из рисунка, ВКР-лазер состоит из волоконного световода и набора бреггов­ских решеток с резонансными длинами волн, соответствующим стоксовым сдвигам в мате­риале световода. При этом брегговские решетки, соответствующие промежуточным длинам волн, имеют коэффициент отражения, близкий к 100%. Для получения излучения с длиной волны 1,48 мкм при использовании германосиликатного световода требуется пять каскадов преобразования.

Упростить конструкцию можно, если использовать в качестве активной среды ВКР-лазе - ра световод с сердцевиной, легированной оксидом фосфора. В спектре ВКР-усиления тако­го световода содержится узкая полоса с центральной длиной волны, сдвинутой на 1330 см-1, что в три раза больше, чем сдвиг в максимуме усиления для германосиликатного световода.

В работе [54] предложен ВКР-лазер, работающий на двух длинах волн. Схема этого ла­зера приведена на рис. 5.19.

Здесь резонатор лазера образован лишь одной парой решеток, что позволяет предпола­гать взаимную когерентность излучения на разных длинах волн. Полупроводниковый лазер с длиной волны около 980 нм и максимальной мощностью 4 Вт используется для накачки волоконного лазера на основе световода с двойной оболочкой, легированного ионами УЬ3+.

Резонатор УЬ +-лазера сформирован двумя брегговскими решетками — входной с коэф­фициентом отражения Л = 1 и выходной с к = 0,2.

5 - 3322

Иттербиевый лазер имеет длину волны излучения 1080 нм и максимальную мощность 2,5 Вт. Излучение вводится в ВКР-лазер на основе волоконного световода с сердцевиной из германосиликатного стекла, молярная концентрация двуокиси германия в сердцевине со­ставляет около 4%.

Волоконные ВКР-лазеры находят широкое применение в качестве источников накачки рамановских волоконных усилителей и улучшения их шумовых характеристик.

Динамику развития волоконных лазеров иллюстрирует рис. 5.20.

Спектральные диапазоны работы волоконных лазеров приведены в табл. 5.1.

Год

Рис. 5.20. Динамика развития волоконных лазеров